블루투스 오디오

<colbgcolor=#0082fc><colcolor=#e5e5e5> 블루투스 오디오 코덱
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일반적으로 디지털 오디오는 16/24비트 44.1/48kHz PCM 디지털 신호로 표현되는데 이걸 압축하지 않고 그대로 전송하기에는 블루투스 전송 속도로는 감당이 되지 않는다. 그래서 블루투스로 오디오 신호를 전송할 때에는 압축해서 전송한다.

3.1. SBC

A2DP 프로필의 기본 표준 압축은 SBC(Sub-Band Codec)라는 코덱을 쓴다. 압축 방식은 MP3와 비슷하게 오디오 신호를 주파수 대역별로 여러 밴드로 나눠 코딩하는데, 알고리즘을 간소화해서 그만큼 계산량이 적어서 전력 소모가 적은 대신 압축률은 낮다.

전송률은 고정되어 있지 않지만 일반적으로는 최고 328/345kbps까지 지원하므로 음질은 MP3와 비슷하지만 압축률이 낮아 전송 지연이 다소 길다.

다만, 전송 지연의 경우에는 상단의 표와 같이 aptX LL과 같이 레이턴시 특화 코덱이 아니라면 코덱보다 리시버 하드웨어에 더 큰 영향을 받는다. 즉, 잘 만든 블루투스 리시버는 SBC 코덱이라 하더라도 aptx와 레이턴시에 큰 차이가 없다. SBC와 aptX를 동시에 지원하는 경우 양자간에 20ms 정도의 속도 차이를 보였으며, 사람이 인식할 수 있는 레이턴시 차이가 15ms임을 감안하면 전송 지연에서는 사실상 차이가 없다고 볼 수 있다. 또한 SBC 코덱임에도 타 제품의 aptX 코덱과 비슷하거나 더 나은 레이턴시를 보이는 제품이 상당수 존재하여, 이를 통해 SBC와 aptX의 전송 지연의 경우 코덱의 지원 여부보다 하드웨어에 더 큰 영향을 받는 것이 확인된다. 다만 aptX LL을 지원하는 경우 30ms의 레이턴시를 보이며 전송 지연 감소 특화 코덱 다운 모습을 보여주었다. 참조

요즘 블루투스 오디오 기기들은 기본적인 SBC 코덱 외에 압축률과 음질이 다소 개선된 aptX, AAC, LDAC 코덱 등도 지원한다. 이들은 블루투스 표준 규격이 기본적으로 코덱은 아닌 확장 규격이므로 스마트폰 등 오디오 소스와 스피커/이어폰 등 오디오 출력장치 양쪽이 aptX든 AAC든 동일한 코덱을 공통적으로 지원해야 해당 코덱을 통한 고음질 소스를 지원할 수 있다.

요즘 기준으로 그리 좋은 코덱이라 볼 수는 없지만 전송률이 높아 음질은 블라인드 테스트로 큰 차이가 없고, 전송 지연도 하드웨어 성능이 좋을 경우 aptX LL과 비교가 아니라면 타 코덱과 극적인 차이가 없다. 사용하기에 나쁜 코덱은 아니라는 뜻이다. 그러나 엄격하게 관리되는 코덱이 아니라서, 좋은 품질의 음질을 제공하는지 여부가 각 리시버마다 다르다.

여담으로, 안드로이드는 블루투스 스택을 수정하여 SBC의 비트레이트 제한을 상향 조정할 수 있다. 이렇게 비트레이트가 상향된 SBC는 SBC XQ 혹은 SBC Dual Channel로 불리는데 인코딩 결과물 분석을 바탕으로 살펴보면 aptX를 압도하는 것은 물론이고 특히 16-bit/44.1kHz/551.3kbps 혹은 16-bit/48kHz/600kbps 에서 aptX HD를 상회하는 음질을 확인할 수 있다.

3.2. aptX

aptX 코덱은 SBC 다음으로 널리 쓰이는 대중적인 코덱이다. 과거에는 apt-X라고 표시했지만 요즘은 aptX로 표시한다. 대충 16비트 44 kHz 의 오디오 CD급 샘플링 소스로 384 kbps MP3 급으로 압축률은 4:1 정도이고 전송 지연도 약간 줄였다. 원래 CSR에서 개발한 코덱인데 현재는 스마트폰용 AP 칩셋을 만드는 퀄컴사가 2015년 회사를 인수해서 퀄컴의 스냅드래곤 칩을 사용하는 스마트폰은 대부분 aptX를 지원한다. 삼성 갤럭시 등 요즘의 안드로이드 계열 스마트폰들은 대부분 aptX를 지원한다. Windows 10 이후 기본 지원 코덱이라, 자체 블루투스 스택을 사용하지 않으면 Windows 기기도 aptX를 사용가능하다.

이 코덱의 장점은 연산량이 적어 배터리 소모가 적고 Low Latency(LL) 버전의 경우 전송 지연 시간이 다른 압축 오디오 코덱보다 상당히 낮다는 점인데, 블루투스는 전송 안정성을 위해 큰 버퍼를 사용해야만 하므로[1] 전송 지연 시간(latency)이 다소 길다. 컴퓨터 게임이나 TV나 동영상 감상에 블루투스 이어폰을 사용하면 화면보다 소리가 약간 뒤쳐지거나 입이 안 맞는다는 느낌이 든다. 유선 이어폰 등의 전송 지연은 10 msec 이하이고 SBC 코덱은 지연 시간이 보통 170~220 msec나 된다. 일반 aptX 코덱도 다소 단축했지만 여전히 70~170 msec나 되어 꽤 딜레이가 느껴지고 AAC 코덱도 비슷하다. aptX LL 코덱은 이런 전송 지연 시간을 대폭 단축하기 위해 버퍼 크기를 극단적으로 줄인 것이다[2]. 이들의 지연 시간은 대충 33~40 msec 정도로 크게 줄어들어 지연이 거의 느껴지지 않는다. 이러한 이유로 aptX와 aptX LL 코덱은 블루투스 이어폰, 스피커 등에서 채택이 늘어나고 있다.

aptX(기본), aptX LL(Low Latency), aptX HD, aptx adaptive, aptx voice로 아종이 매우 많다.

음향기기 메이커들이 고음질을 위해 탑재했다고 마케팅을 한 결과 SBC를 저급 코덱, apt-X를 고음질용 코덱이라고 알고 있는 경우가 많으나 실제로는 aptX 역시도 연결 안정성에 중점을 맞춘 코덱이기 때문에 음질은 큰 차이가 없으며 잡음 수준 역시 비슷하다. aptX LL 정도는 되어야 유의미한 음질 향상이 있다.

3.3. AAC

AAC 코덱은 MPEG4 규격의 오디오 코덱으로 애플의 여러 기기에 널리 쓰이고 있다. 아이폰이나 아이패드, 블루투스 이어폰인 에어팟 등의 애플의 블루투스 오디오 기기는 aptX를 지원하지 않고 대신에 SBC와 AAC 코덱을 사용하고 있다. 안드로이드 8에서도 LDAC와 함께 기본 블루투스 코덱으로 추가되었다.

AAC 코덱을 블루투스 오디오 코덱으로 활용하기 위해서는 플레이어와 리시버가 AAC 코덱을 지원해야 한다. 음원은 AAC가 아니어도 상관없다.

Windows 10에서는 SBC와 aptX만 지원하다 Windows 11에서는 AAC 코덱까지 기본으로 지원하며, AAC를 지원하는 헤드셋과 연결시 AAC로 우선순위 연결이 된다. 정확한 우선 순위는 AAC > aptX > SBC 순이며, 소리 설정에서 샘플링 레이트가 48 kHz, 16비트로 고정되어 있으면 AAC로 연결이 된 것이다.

AAC를 지원하는 기기에서 AAC 음원을 재생하면 인코딩을 거치지 않고 바로 전송되어서 지연이 발생하지 않는다는 오해가 있으나, 실제로는 음원이 AAC라도 전송 과정에서 인코딩을 거친다. 이유는 음원 소리 뿐만 아니라 효과음이나 알림음 등을 믹싱해서 전송하기 때문인데, 만약에 AAC 음원을 인코딩을 거치지 않고 바로 전송한다면 ASIO처럼 음악 소리 이외의 다른 소리가 들리지 않게 될 것이다.

애플에서 사실상 손실 음원의 자체 표준으로 쓰고 있는 점과 이름 때문에 Apple Audio Codec의 준말이 아니냐며 애플 전용, 혹은 애플이 개발한 코덱으로 오해하는 사람들이 많은데 전혀 아니다. AAC는 Advanced Audio Coding의 약자이며 애플과는 상관이 없다. 다만 애플에서 많이 사용하고 있는 것은 사실이고, 애플의 AAC 코덱 인코더의 성능이 상당히 준수하기 때문에 만약 애플 제품을 사용한다면 AAC 코덱을 지원하는 제품을 구매하는 것이 좋기는 하다.

3.4. SSC

SSC 코덱은 삼성전자가 독자 개발한 블루투스 코덱으로 비트레이트 값이 고정값이 아닌 가변값으로 설정하여 블루투스 연결강도에 따라 비트레이트를 변경하여 연결성을 중시하는 코덱이다.

3.4.1. Samsung Seamless Codec

자세한 내용은 Samsung Seamless Codec 문서 참고하십시오.

3.4.2. Samsung Scalable Codec

자세한 내용은 Samsung Scalable Codec 문서 참고하십시오.

3.5. LC3

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블루투스 스펙 5.2 LE Audio에서 추가된 오디오 코덱으로 전송률은 160~345kbps이며 SBC보다 50% 정도 압축률이 좋고, 연산도 간단해서 레이턴시가 3~5ms 밖에 되지 않는다.

LE Audio는 기존 Classic Audio보다 전력소모가 적어 배터리 수명이 길다. 그리고 브로드캐스팅을 지원하여 여러 사람이 같이 들을 수 있다.

참조

3.5.1. LC3plus

LC3의 고음질 오디오용 코덱으로, 96khz의 오디오 전송이 가능하다. LC3의 슈퍼세트로서 5ms와 2ms 수준의 저지연모드를 지원하며 당연히 고성능 오디오 코덱이기 때문에 음악 감상에 이점이 있으며, LC3 이상으로 게임과 VoIP 통화 용도에 최적화 되어있다.
참조

3.6. HD 블루투스 코덱

최근에는 CD급 음질을 넘어서, 흔히 HD 오디오로 불리는 24 비트/96 kHz 이상의 초고음질 음원을 지원할 수 있는 새로운 고성능 HD급 코덱들도 등장하고 있다. 대표적으로 aptX HD 코덱이 있는데 최고 24 비트/48 kHz 초고음질 음원을 지원한다. 또 음질과 전송 지연을 조절할 수 있어서 음질을 낮추고 대신 전송 지연을 aptX/LL급 정도로 단축할 수도 있다. 그 외에도 소니가 제안한 최고 96 kHz 샘플링을 지원하는 최고급 LDAC 코덱이 있다. 소니는 이 코덱의 소스를 구글에 제출해서 안드로이드 8.0 Oreo부터는 블루투스 코덱으로 LDAC 코덱이 기본적으로 지원된다. 삼성도 UHQaudio라는 새로운 코덱을 제안하고 있다.

이들 HD 코덱은 발신 기기와 수신 음향기기 양쪽이 다 같은 HD 코덱을 지원하면 지연 시간이 긴 것을 빼면 거의 유선에 가까운 고음질을 사용할 수 있다. 하지만 이런 HD 코덱들은 아직 나온 지가 얼마 되지 않았고 주로 고가의 오디오 기기에만 쓰이고 있어서 이들 지원하는 기기가 아직 많지 않다.

LDAC의 경우 안드로이드 오레오 이상의 스마트폰이라면 모두 발신은 가능하지만, 수신 가능한 음향기기는 고가의 소니 블루투스 헤드폰 등 한정적이다. aptx HD의 경우 퀄컴칩셋을 탑재한 스마트폰에서 발신이 가능하지만, 수신 가능한 음향기기는 메이저 음향기기 제조사에서도 고가다. 삼성 코덱의 경우 삼성 스마트폰과 삼성 음향기기를 썼을 때만 동작한다.

4. 기타

애플이 2016년 아이폰7에서 3.5mm 이어폰 단자를 제거한 이후 이어폰/헤드폰 시장은 급격하게 유선에서 무선으로 중심이 이동하고 있다. 애플은 에어팟 같은 제품으로 블루투스 코드리스 이어폰 시장을 주도하고 있고 삼성전자 등의 스마트폰 제조 업체들도 시장을 뺏기지 않기 위해 비슷한 가격대의 이어폰 제품을 출시하고 있다. 뿐만 아니라 기존의 음향기기 업체들이었던 젠하이저나 소니, B&O 등과 하이엔드 업체인 포칼 등도 기어이 블루투스 헤드셋이나 이어폰 등을 제조하고 있다.

2024년 현재는 사실상의 표준은 진영을 가리지 않는 SBC와 AAC가 주류로 자리잡았다. 윈도우 역시도 10까지는 AAC를 기본으로 지원하지 않았으나, 11부터는 AAC를 지원하게 되었다. 저가 업체들은 SBC를 주로 사용하고 있으며 aptx, LDAC 등의 다른 코덱은 라이센스 문제나 호환성 등의 이유로 SBC 혹은 AAC를 지원하는 상태에서 추가적으로 지원하는 일종의 마케팅 포인트로 채용되는 경우가 대부분이다. 삼성은 이 쪽 주도권을 뺏기지 않기 위해서인지 자사의 코덱인 SSC를 쭉 밀고 나가고 있다.

기존의 3.5mm 혹은 아예 유선 연결을 지원하지 않는 오디오 환경이나 코덱 지원 미비[3] 등의 이유로 블루투스 연결을 하고 싶다면 USB나 3.5mm 단자 등에 꽂는 블루투스 수신기를 구매하면 된다. 가정용 오디오용으로는 3.5 이어폰 잭 외에 S/PDIF 디지털 광단자 등의 오디오용 단자를 갖추고 블루투스 오디오 송신과 수신을 겸할 수 있는 제품도 있다. 다만 공통적으로는 지원하는 코덱을 잘 살펴봐야 한다. 기본적으로 해당 단자에서 전력을 공급받기 때문에 그냥 plug and play 개념으로 꽂기만 하면 되나, 가끔 추가 전원 연결을 요구하는 장치도 있다.

블루투스 코덱은 생각보다 음질에 큰 영향을 미치지 않는다. 정확히는 영향을 주기는 하고, 명확히 음질 위주로 개발된 코덱 같은 경우는 음질 향상 및 노이즈 억제에 도움이 된다. 다만 이 경우는 무선의 한계상 연결성을 포기해야 하기 때문에 연결이 끊기거나 되려 잡음이 들어오는 경우가 많다.

오히려 기기의 스펙에 영향을 받는 경우가 많다. 정확히는 기기에서 무선 신호를 보낼 때 먼저 압축을 하고 리시버에서 이를 받아 해제를 하게 되는데, 이 때 기기에서 신호를 압축하는 인코더와 리시버에서 이를 해제하는 디코더가 음질에 영향을 미치게 된다. 그런데 디코더는 같은 코덱이라면 동일한 규격을 사용하므로 사실상 신호를 보내는 기기의 인코더가 음질에 영향을 미치게 되는 셈이다.

또한 아무리 엉망인 제품이나 다른 코덱을 사용하더라도 ’다른 음악으로 들린다‘ 정도의 변화가 일어나는 것도 불가능하다. 다만 서술되었듯 코덱과 기기의 인코더가 비트레이트 등 전반적인 음질에 영향을 미치는 구조이긴 하기 때문에, 차이가 매우 클 경우에 한해 귀가 매우 민감한 사람이라면 그 차이 자체를 인지하는 경우는 꽤 있다. 다만 정상적인 수준의 기기 및 리시버를 쓴다면 어지간해서는 그 차이를 알아채기 힘들다.

5. 관련 제품

[1] 인코딩/디코딩에 의한 지연은 SBC 기준 10ms 내외로 생각보다 큰 영향을 끼치지 않는다. [2] 대역폭은 352kbps로 aptX 스탠다드와 크게 차이가 없다. 단, 적은 버퍼로도 안정적인 연결을 유지하기 위한 수단이 반드시 필요하다. 그래서 작은 크기에 많은 부품을 집적해야 하는 TWS, Wifi와 블루투스가 안테나를 공유하는 스마트폰 등의 기기에서는 지원하기 어렵다. [3] 선술했듯 윈도우 10은 AAC를 기본으로 지원하지 않는다.